年產(chǎn)180萬(wàn)噸大方坯連鑄車間設(shè)計(jì)研究摘要傳統(tǒng)模鑄經(jīng)過(guò)生產(chǎn)技術(shù)的取得巨大進(jìn)展后，連續(xù)鑄造技術(shù)順勢(shì)出現(xiàn)。連續(xù)鑄造技術(shù)簡(jiǎn)稱為連鑄，連鑄機(jī)目前應(yīng)用于各種材質(zhì)的鋼鐵產(chǎn)品生產(chǎn)中，作為一種應(yīng)用廣泛的生產(chǎn)工藝，連鑄將液態(tài)金屬熔鑄經(jīng)過(guò)特定模具冷卻成型切割生產(chǎn)出鑄坯合格的技術(shù)。通過(guò)對(duì)鋼水成分的改變，連續(xù)鑄鋼設(shè)備能夠具有更高的生產(chǎn)速度。同時(shí)鑄坯的生產(chǎn)的要求就變得更為嚴(yán)格，此時(shí)對(duì)于連鑄設(shè)備的設(shè)計(jì)就變得十分重要。依據(jù)上述思路，參照連鑄車間的發(fā)展歷史和狀況，本文對(duì)年產(chǎn)量180萬(wàn)噸大方坯連鑄車間進(jìn)行了設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)中以380×419mm大方坯，U71Mn鋼為典型產(chǎn)品，其中典型產(chǎn)品占總產(chǎn)量的35%。了解國(guó)內(nèi)外大方坯發(fā)展?fàn)顩r、繪制金屬平衡表制定產(chǎn)品大綱、廠址選擇、計(jì)算連鑄過(guò)程工藝主要參數(shù)，繪制結(jié)晶器圖、輥列圖、大方坯連鑄車間平面布置圖。依據(jù)對(duì)大方坯連鑄車間的設(shè)計(jì)，增強(qiáng)對(duì)連鑄過(guò)程的認(rèn)識(shí)和了解。關(guān)鍵詞：方坯；結(jié)晶器；二冷區(qū)；連鑄車間目錄TOC\o"1-3"\h\u11206引言 I引言我國(guó)出臺(tái)制定各種工業(yè)計(jì)劃后，冶金技術(shù)快速發(fā)展，包鋼、沙鋼、寶鋼、馬鋼等一系列鋼鐵企業(yè)迅速崛起，各行業(yè)的發(fā)展亟需大量鋼鐵，反過(guò)來(lái)促進(jìn)鋼鐵領(lǐng)域創(chuàng)新和發(fā)展。今天已經(jīng)發(fā)展出成熟的連鑄技術(shù)，連鑄具有以下三個(gè)特點(diǎn)：工藝流程短、現(xiàn)代技術(shù)聯(lián)系廣、可實(shí)現(xiàn)多功能智能。另言之，在現(xiàn)代冶金工業(yè)起關(guān)鍵作用的工藝就是連鑄技術(shù)。由于連鑄技術(shù)在整個(gè)鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)中占有極大優(yōu)勢(shì)，對(duì)于以后的就業(yè)和職業(yè)發(fā)展，學(xué)習(xí)了解連鑄技術(shù)對(duì)我們冶金工程專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)十分必要。連鑄技術(shù)及其發(fā)展?fàn)顩r1.1連續(xù)鑄鋼技術(shù)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀1.1.1連鑄技術(shù)國(guó)內(nèi)的發(fā)展趨勢(shì)全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展帶動(dòng)鋼鐵需求量劇烈增長(zhǎng)，人們的日常生活離不開(kāi)各種材料。在我們平常的生活和工作用品中都能找到諸如金屬材料、無(wú)機(jī)非金屬材料、納米高分子材料、橡膠和塑料等相關(guān)的產(chǎn)品，金屬材料目前應(yīng)用最為廣泛，我們聯(lián)系最緊密的還是鋼鐵材料。按照“綠水青山就是金山銀山”的生態(tài)呼吁，對(duì)鋼鐵冶金技術(shù)發(fā)展的提出了“節(jié)能、環(huán)保、成分穩(wěn)定成品率高等符合新時(shí)代的新要求[1]。連續(xù)鑄造在整個(gè)鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程中扮演的是“轉(zhuǎn)換站”的角色。作為數(shù)量占到總數(shù)的一半以上連鑄機(jī)機(jī)型，國(guó)內(nèi)方坯、矩形坯和板坯的產(chǎn)量一直位列前茅。我國(guó)各地區(qū)的連鑄技術(shù)和生產(chǎn)需要都緊密聯(lián)系，導(dǎo)致可以生產(chǎn)各種類型鑄坯，連鑄率在95%以上在我國(guó)大型鋼鐵企業(yè)是普遍現(xiàn)象，不難看出連鑄技術(shù)在國(guó)家鋼鐵產(chǎn)業(yè)中有重要地位。表1國(guó)內(nèi)連鑄機(jī)相關(guān)統(tǒng)計(jì)臺(tái)數(shù)/臺(tái)流數(shù)/流年產(chǎn)能/萬(wàn)ｔ小方坯2117938993.50大方、矩坯2087619802板坯911108383圓坯10101162薄板坯2054521.25異型坯1364連鑄技術(shù)極大的體現(xiàn)了連鑄技術(shù)結(jié)構(gòu)緊湊，生產(chǎn)能力強(qiáng)，能耗小，成品率高的特點(diǎn)，促使連鑄技術(shù)的發(fā)展邁向新臺(tái)階[2]。1.1.2連鑄技術(shù)國(guó)外的發(fā)展趨勢(shì)1999年11月，作為全球最全面的連鑄技術(shù)產(chǎn)品企業(yè)之一，位于德國(guó)的西馬克-德馬克公司能夠制造各種連鑄機(jī)。本世紀(jì)初，日本松友重機(jī)公司連同日立造船公司成立了鋼鐵產(chǎn)品成套公司，集設(shè)計(jì)、制造、冶金生產(chǎn)于一體的鋼鐵產(chǎn)品是其巨大優(yōu)勢(shì)，其名稱為“JSP”。從工業(yè)時(shí)代以來(lái)，擁有先進(jìn)的連鑄技術(shù)作為體現(xiàn)高水平國(guó)家鋼鐵工業(yè)的標(biāo)志[3]。全球連鑄坯產(chǎn)量、鋼產(chǎn)量及連鑄比變化如表2所示。表2全球鋼產(chǎn)量、連鑄坯產(chǎn)量及連鑄比變化年份1998200220042006鋼產(chǎn)量/萬(wàn)噸752008585094750124840連鑄坯產(chǎn)量/萬(wàn)噸496007336085045102465連鑄比/%72.583.286.391.41.2連續(xù)鑄造工藝概述連續(xù)鑄造，即連鑄，是一種在換熱裝置的冷卻作用下，液態(tài)金屬熔體轉(zhuǎn)化為固態(tài)金屬坯的技術(shù)[4]。連鑄是冶金工作環(huán)境中最好的一個(gè)程序之一。連續(xù)性作為連鑄生產(chǎn)的第一環(huán)節(jié)，意味著連鑄作業(yè)一旦開(kāi)始就不能輕易停止，因此連鑄設(shè)備應(yīng)當(dāng)要具有高耐用性以及高生產(chǎn)率的技術(shù)性要求。進(jìn)入連鑄技術(shù)的嶄新的階段，在生產(chǎn)的規(guī)模、技術(shù)的操作，產(chǎn)品的種類和質(zhì)量及高質(zhì)量連鑄設(shè)備、高智能自動(dòng)化控制方面正快速達(dá)到先進(jìn)水準(zhǔn)。1.3連鑄的工藝特點(diǎn)把工藝步驟減少了。與傳統(tǒng)模鑄而言連鑄技術(shù)的工藝步驟現(xiàn)在很少了，機(jī)械化操作也給工人減小了工作量。綜合成材率逐步提高。省去開(kāi)坯等程序，緩解了由于開(kāi)坯造成的成材率下降的問(wèn)題[5]。使能源消耗下降了。能源消耗的降低同時(shí)能夠保證污染排放水平的下降，對(duì)于我國(guó)可持續(xù)發(fā)展很有用處。

建立年產(chǎn)量為180萬(wàn)噸大方坯連鑄車間設(shè)計(jì)可行性研究2.1項(xiàng)目名稱項(xiàng)目名稱：年產(chǎn)量為180萬(wàn)噸大方坯連鑄車間設(shè)計(jì)項(xiàng)目建設(shè)地點(diǎn)：遼寧省鞍山市2.2項(xiàng)目?jī)?yōu)勢(shì)2.2.1.交通及地域優(yōu)勢(shì)作為鞍鋼集團(tuán)所在的城市，鞍山市具有便利的交通條件，港口眾多，是貨物出口進(jìn)口的樞紐。同時(shí)作為全國(guó)大型區(qū)域性客運(yùn)中心，鞍山周邊還有大連港、營(yíng)口港和鲅魚(yú)圈港等重要港口，大量的資源可以利用[6]。同時(shí)大量鐵路和公路貫穿市區(qū)，可辦理大部分貨物運(yùn)輸手續(xù)，非常方便陸運(yùn)貨物的集散運(yùn)輸。2.2.2原料及資源優(yōu)勢(shì)遼寧省礦產(chǎn)儲(chǔ)量較大，儲(chǔ)藏有鐵、鎳、煤炭、錳等60多種金屬、非金屬和化學(xué)原材料。特別是鞍山的煤、粘土礦、石灰礦等資源分布廣泛，對(duì)于我們所建設(shè)的連鑄車間來(lái)說(shuō)很有利[7]。2.2.3產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)遼寧不僅有眾多高校高素質(zhì)高學(xué)歷人才，而且有謀劃和領(lǐng)導(dǎo)能力極強(qiáng)的政府。在各部門支持的轉(zhuǎn)爐項(xiàng)目，結(jié)合生產(chǎn)各檔位的產(chǎn)品，既契合國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策，又符合市場(chǎng)需求。2.3項(xiàng)目提出的背景及建設(shè)的必要性2.3.1項(xiàng)目提出的背景高速發(fā)展的汽車和鐵路、高鐵、航空航天等，對(duì)優(yōu)質(zhì)鋼鐵材料的需求日益增加。作為世界上鋼鐵消費(fèi)和生產(chǎn)大國(guó)，這些加快了連鑄工藝的需求與發(fā)展。2.3.2項(xiàng)目建設(shè)的必要性為了保證高效生產(chǎn)鑄坯優(yōu)質(zhì)，很多大中小型鋼鐵企業(yè)均采用了先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備和技術(shù)[8]。達(dá)到增大濟(jì)南在鋼鐵行業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的經(jīng)濟(jì)發(fā)展目的，建設(shè)大方坯連鑄車間是極為必要的。2.4指導(dǎo)思想和設(shè)計(jì)原則嚴(yán)格遵守國(guó)家安全生產(chǎn)、和諧環(huán)保排放和勞動(dòng)保障政策；采用先進(jìn)高效的原則進(jìn)行工程設(shè)計(jì)；綜合研判當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)特點(diǎn)及實(shí)際生產(chǎn)情況，達(dá)成生產(chǎn)環(huán)境優(yōu)良、排放水平達(dá)標(biāo)、生產(chǎn)高效保質(zhì)的企業(yè)。2.5連鑄工藝流程（1）連鑄工藝流程一開(kāi)始把電弧爐或者轉(zhuǎn)爐的鋼水調(diào)運(yùn)到鋼包中，再經(jīng)過(guò)車間的天車轉(zhuǎn)到鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)上。當(dāng)鋼液流動(dòng)到中間包時(shí)中間包內(nèi)的擋墻和擋壩可以改變鋼液的流動(dòng)狀態(tài)，同時(shí)在中間包中可以對(duì)鋼水的成分進(jìn)行調(diào)節(jié)。中間包作為一個(gè)承上啟下的裝置，連接回轉(zhuǎn)臺(tái)上的鋼包中的鋼水和下面結(jié)晶器的鑄坯。因?yàn)榻Y(jié)晶器通透的底部，鋼水會(huì)充滿結(jié)晶器90%，所以需要提前安裝一個(gè)引錠裝置，伴隨結(jié)晶器有頻率的振動(dòng)，鑄坯慢慢地向下移動(dòng)。拉坯輥帶動(dòng)鑄坯一直向下傳送，開(kāi)始進(jìn)入二冷區(qū)。在二冷區(qū)內(nèi)的冷卻水的冷卻后，鑄坯坯殼進(jìn)一步生長(zhǎng)[9]。最后鑄坯在矯直區(qū)經(jīng)過(guò)矯直輥列的矯直，火焰切割機(jī)的切割可進(jìn)行之后的處理。（2）連鑄工藝流程圖圖1連鑄工藝流程圖2.6原料來(lái)源及執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)煉鋼原料：高爐鐵水和優(yōu)質(zhì)廢鋼等鋼液來(lái)源：轉(zhuǎn)爐煉鋼所得鋼水鑄坯材質(zhì)：Q235；Q345B；20#；15MnSi；U71Mn鑄坯規(guī)格：220×310mm；250×324mm；290×365mm；330×396mm；380×419mm執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：GB/T1996-94；GB/T1220-2005；YB/T001-91；GB/T004-93；YB2012-832.7產(chǎn)品大綱擬建規(guī)模為年生產(chǎn)合格鑄坯180萬(wàn)噸，其中包括Q235鑄坯占30%、Q345B鑄坯占15%、20#鑄坯占25%、15MnSi鑄坯占15%、U71Mn鑄坯占15%。產(chǎn)品大綱如下表所示。表3產(chǎn)品大綱序號(hào)鋼種斷面尺寸（mm）鋼種總比例（%）年產(chǎn)量（萬(wàn)噸）1Q235220×31015272Q345B250×3242036320#290×3652036415MnSi330×39610185U71Mn380×41935632.8總論鋼鐵產(chǎn)業(yè)的迭代更新中，連鑄技術(shù)是煉鋼領(lǐng)域取得的重大突破，它的創(chuàng)新是鋼鐵制造企業(yè)跟隨時(shí)代潮流生存和發(fā)展的推進(jìn)器。由此可見(jiàn)，在遼寧省鞍山市建立年產(chǎn)量為180萬(wàn)噸大方坯連鑄車間是必要的。

2.9金屬平衡表2.9.1金屬平衡計(jì)算：鋼包LF精煉：184.52萬(wàn)噸損失：184.52×0.6%=1.11萬(wàn)噸中間包：184.52×99.4%=183.41萬(wàn)噸中間罐結(jié)殼：183.41×1%=1.83萬(wàn)噸連鑄切頭：183.41×1.1%=2.02萬(wàn)噸鋼坯：183.41×97.6%=180.62萬(wàn)噸氧化鐵皮：183.41×0.3%=0.55萬(wàn)噸連鑄廢品：180.62×0.4%=0.62萬(wàn)噸合格坯：180.62×99.6%=180萬(wàn)噸2.9.2金屬平衡表圖2金屬平衡表連鑄機(jī)相關(guān)參數(shù)計(jì)算3.1軋制的典型產(chǎn)品及連鑄機(jī)類型選擇3.1.1軋制的典型產(chǎn)品大方坯連鑄機(jī)工藝設(shè)計(jì)——典型產(chǎn)品：斷面380mm(厚)x419mm(寬)鋼種U71Mn3.1.2連鑄機(jī)類型查閱相關(guān)資料，參照鞍鋼實(shí)際生產(chǎn)選擇立彎式連鑄機(jī)。3.2連鑄機(jī)弧形半徑的計(jì)算連鑄機(jī)弧形半徑計(jì)算公式如下：R≥其中R——弧形半徑；c——系數(shù)，一般中小型鑄坯取30-40。國(guó)外普通鋼種取33-35,優(yōu)質(zhì)鋼取42-45，本設(shè)計(jì)取44；D——鑄坯厚度。本設(shè)計(jì)選取系數(shù)為44，R≥44x380=16720mm。所以連鑄機(jī)弧形半徑取R=16m。3.3工作拉速、最大拉坯速度及冶金長(zhǎng)度的計(jì)算3.3.1工作拉速、最大拉速的計(jì)算工作拉速，即一分鐘拉出的鑄坯長(zhǎng)度，單位是m/min，簡(jiǎn)稱拉速。其計(jì)算公式如下：vc其中D——方坯厚度，mm;f—斷面形狀速度系數(shù)，m?mm/min斷面形狀速度系數(shù)經(jīng)驗(yàn)值見(jiàn)表4。表4鑄坯斷面形狀對(duì)應(yīng)速度系數(shù)經(jīng)驗(yàn)值鑄坯形狀方坯、寬厚比小于2的矩形坯八角坯圓坯板坯系數(shù)f/m?mm/min300200260150確定本設(shè)計(jì)大方坯f=300m?mm/min代入數(shù)據(jù)計(jì)算得到：v最大拉坯速度按經(jīng)驗(yàn)公式：vc,max得出：v3.3.2冶金長(zhǎng)度的計(jì)算冶金長(zhǎng)度即為最大鑄坯厚度和最大拉速確定的液相深度。液相深度與拉坯速度的關(guān)系式為：L冶=V式中vc,max一最大拉速，D一鑄坯厚度，mm；K一凝固系數(shù)，mm/min1/2。鑄坯綜合凝固系數(shù)為24-30本次設(shè)計(jì)K取30，代入數(shù)據(jù)得到：L3.4澆注溫度的計(jì)算典型產(chǎn)品U71Mn鋼的化學(xué)成分見(jiàn)表5：表5U71Mn鋼的化學(xué)成分化學(xué)成分CSiMnSPVNb最大值%0.710.351.400.030.030.030.01鋼水溫度TL通常是使用以下方程計(jì)算:TL將表5中U71Mn鋼種化學(xué)成分帶入上式，可計(jì)算出：T鋼水過(guò)熱度和液相線對(duì)應(yīng)溫度之和為澆注溫度:T澆本次設(shè)計(jì)確定鋼水過(guò)熱度為40℃，以留出足夠裕量[10]。代入數(shù)值得到：T結(jié)晶器基本參數(shù)的相關(guān)計(jì)算4.1結(jié)晶器的定義連鑄過(guò)程中可以使液態(tài)鋼液冷凝成具備規(guī)則的斷面形狀、準(zhǔn)確的尺寸鑄坯的裝置叫做結(jié)晶器。4.2結(jié)晶器的作用結(jié)晶器的作用有兩個(gè)[11]：將鋼液冷凝成有規(guī)律的鑄坯產(chǎn)品，即模具功能；使鋼液的熱量流失，把溫度降低至液相線以下，此時(shí)鋼液快速變?yōu)閾碛信鳉ず穸鹊呐髁希磽Q熱功能。4.3結(jié)晶器的類型不一樣的標(biāo)準(zhǔn)，有著不同類型的結(jié)晶器，一般按外部形狀有直形、弧形結(jié)晶器，按斷面形狀有矩形、圓形及異形結(jié)晶器等，按結(jié)構(gòu)形式有整體式、管式、可調(diào)寬式及組合式等。4.3結(jié)晶器的長(zhǎng)度及錐度相關(guān)參數(shù)計(jì)算4.4.1結(jié)晶器有效長(zhǎng)度及長(zhǎng)度確定結(jié)晶器有效長(zhǎng)度的計(jì)算公式為：Lm=vct結(jié)晶器中鋼水的停留時(shí)間與鑄坯出結(jié)晶器坯殼厚度的關(guān)系可以從凝固定律得出：δ=k凝t式中Lm一結(jié)晶器的有效長(zhǎng)度，mm；Vc一工作拉速，m/min；δ一出結(jié)晶器下口坯殼厚度，mm，通常是10~25mm，取20mm；K凝一凝固系數(shù)，mm/min1/2。鑄坯綜合凝固系數(shù)為24-30mm/min1/2得到結(jié)晶器有效長(zhǎng)度：L結(jié)晶器的長(zhǎng)度：結(jié)晶器上口與實(shí)際生產(chǎn)中鋼液面長(zhǎng)為80~120mm，取110mm，所以結(jié)晶器的長(zhǎng)度為：L=L4.4.2結(jié)晶器上下口尺寸的確定及倒錐度的計(jì)算若鑄坯冷態(tài)尺寸為380mm×419mm確定結(jié)晶器上下口尺寸用以下經(jīng)驗(yàn)公式(斷面大于160mm×160mm，c取1.5)：其中a為鑄坯厚度，mm；b為鑄坯寬度，mm。結(jié)晶器上口：結(jié)晶器上口厚度： Sa上=（1+2.5%）a+C=380×1.025+1.5=結(jié)晶器上口寬度： Sb上=（1+1.9%）b+C=419×1.019+1結(jié)晶器下口：結(jié)晶器下口厚度： Sa下=（1+2.5%）a?C=38結(jié)晶器下口寬度： Sb下=（1+1.9%）b?C=倒錐度：其公式為 ε=(S上?S下)/（Sε=(S上?S下式中ε一結(jié)晶器倒錐度，S上一結(jié)晶器上口S下一結(jié)晶器下口代入數(shù)據(jù)得到：另一個(gè)錐度為ε=(4.5結(jié)晶器的水量的確定4.5.1結(jié)晶器水縫總面積 水縫總面積的計(jì)算公式為：Q結(jié)=36Fv10000所以推出：F=10000Q結(jié)式中Q結(jié)一結(jié)晶器的耗水量，m3?，本設(shè)計(jì)計(jì)算為14F一水縫總面積，v一水縫內(nèi)冷卻水流速，ms，方坯結(jié)晶器中的水縫內(nèi)取6~12m代入數(shù)據(jù)F4.5.2結(jié)晶器耗水量的確定結(jié)晶器耗水量=方坯橫截面積×鋼液密度×拉速×比水量，大方坯比水量取0.6L/kg代入數(shù)據(jù)得到耗水量=0.38×0.419×7.9×103×0.79×0.6=140m3/h4.6結(jié)晶器的壁厚和材質(zhì)通常來(lái)說(shuō)組合式結(jié)晶器銅管壁厚度的確定，一般考慮結(jié)晶器的傳熱性、銅管的溫度分布等要求，其厚度值可用以下公式確定：tm式中tm一結(jié)晶器銅板厚度，mm；d一冷卻水縫深度，mm，本次設(shè)計(jì)取20mm；tr一最終剩余的安全厚度，一般取10mm；tp一整個(gè)使用期間的加工量，一般取10~15mm。代入數(shù)據(jù)計(jì)算得出t即結(jié)晶器的壁厚為45mm。組合式結(jié)晶器由結(jié)晶器本體、支撐框架以及足輥等部件組成[12]。銅板厚度為45mm，可采用銅鎘鎳合金。本次設(shè)計(jì)結(jié)晶器銅管參數(shù)如下表：表6結(jié)晶器銅管主要參數(shù)結(jié)晶器長(zhǎng)度650mm壁厚度45mm材質(zhì)銅鎘鎳合金錐度1.1%冷卻水流速7二冷區(qū)相關(guān)參數(shù)的基本計(jì)算5.1二冷區(qū)各區(qū)弧長(zhǎng)的計(jì)算二冷區(qū)各區(qū)的弧長(zhǎng)計(jì)算公式為：2π二上面已經(jīng)計(jì)算出連鑄機(jī)弧形半徑的尺寸為16m，鑄坯矯直采用單點(diǎn)矯直法，全弧段弧度為90°，矯直段占11°，則全弧段的弧度數(shù)為79°，將全弧段分成足輥段（冷卻一區(qū)）、冷卻二區(qū)、冷卻三區(qū)、冷卻四區(qū)四部分，足輥段長(zhǎng)度為0.6m，弧度數(shù)為2°，冷卻二區(qū)、冷卻三區(qū)、冷卻四區(qū)弧度數(shù)分別占25%、30%、45%，則由此可得冷卻二區(qū)、冷卻三區(qū)、冷卻四區(qū)的各區(qū)弧度數(shù)分別取20°、23°、34°。再代入上述公式計(jì)算得出：冷卻一區(qū)：足輥冷卻三區(qū)：5.2二冷區(qū)各區(qū)總水量的計(jì)算二冷區(qū)總水量的計(jì)算公式為：總水量=大方坯的比水量取0.6L/kg，代入數(shù)據(jù)可以得出二冷區(qū)總水量為：Q把總水量分到各個(gè)區(qū)中，每段冷卻區(qū)噴水量計(jì)算公式為：Qi=Q×式中：Q1、Q2、Q3、Q4—二冷區(qū)第1段、第2段、第3段、第4段的冷卻水量；H1、H2、H3、H4—結(jié)晶器液面到第1段、第2段、第3段、第4段冷卻中心點(diǎn)的距離。計(jì)算得到H的值為：HHHH4二冷區(qū)水量的分配：查閱資料，根據(jù)大方坯生產(chǎn)實(shí)踐水量分配公式，總水量為方坯橫截面積、鋼液密度、比水量及拉坯速度的乘積，其中足輥區(qū)配水量占總水量的30%，余下弧形段區(qū)占70%。由此計(jì)算出：正常拉速下(vc=0.79m/min)的總水量及分區(qū)水量總水量總水量：Q二冷區(qū)分區(qū)水量：一區(qū)：Q二區(qū)：Q三區(qū)：Q四區(qū)：Q不同拉速下總水量及分區(qū)水量計(jì)算總水量當(dāng)vc=0.1m/min時(shí)，總水量：Q二冷區(qū)分區(qū)水量：一區(qū)：Q二區(qū)：Q三區(qū)：Q四區(qū)：Q當(dāng)vc=0.2m/min時(shí)，總水量：Q二冷區(qū)分區(qū)水量：一區(qū)：Q二區(qū)：Q三區(qū)：Q四區(qū)：Q當(dāng)vc=0.3m/min時(shí)，總水量：Q二冷區(qū)分區(qū)水量：一區(qū)：Q二區(qū)：Q三區(qū)：Q四區(qū)：Q當(dāng)vc=0.4m/min時(shí)，總水量：Q二冷區(qū)分區(qū)水量：一區(qū)：Q二區(qū)：Q三區(qū)：Q四區(qū)：Q當(dāng)vc=0.5m/min時(shí)，總水量：Q二冷區(qū)分區(qū)水量：一區(qū)：Q二區(qū)：Q三區(qū)：Q四區(qū)：Q當(dāng)vc=0.6m/min時(shí)，總水量：Q二冷區(qū)分區(qū)水量：一區(qū)：Q二區(qū)：Q三區(qū)：Q四區(qū)：Q當(dāng)vc=0.7m/min時(shí)，總水量：Q二冷區(qū)分區(qū)水量：一區(qū)：Q二區(qū)：Q三區(qū)：Q四區(qū)：Q5.3水流密度的計(jì)算水流密度的計(jì)算公式為：

水流密度正常拉速下(vc=0.79m/min)的分區(qū)水量密度：水流密度一區(qū)：ρ=二區(qū)：ρ=三區(qū)：ρ=四區(qū)：ρ=不同拉速下的分區(qū)水量密度：水流密度當(dāng)vc=0.1m/min時(shí)，分區(qū)水量密度：一區(qū)：ρ=二區(qū)：ρ=三區(qū)：ρ=四區(qū)：ρ=當(dāng)vc=0.2m/min時(shí)，分區(qū)水量密度：一區(qū)：ρ=二區(qū)：ρ=三區(qū)：ρ=四區(qū)：ρ=當(dāng)vc=0.3m/min時(shí)，分區(qū)水量密度：一區(qū)：ρ=二區(qū)：ρ=三區(qū)：ρ=四區(qū)：ρ=當(dāng)vc=0.4m/min時(shí)，分區(qū)水量密度：一區(qū)：ρ=二區(qū)：ρ=三區(qū)：ρ=四區(qū)：ρ=當(dāng)vc=0.5m/min時(shí)，分區(qū)水量密度：一區(qū)：ρ=二區(qū)：ρ=三區(qū)：ρ=四區(qū)：ρ=當(dāng)vc=0.6m/min時(shí)，分區(qū)水量密度：一區(qū)：ρ=二區(qū)：ρ=三區(qū)：ρ=四區(qū)：ρ=當(dāng)vc=0.7m/min時(shí)，分區(qū)水量密度：一區(qū)：ρ=二區(qū)：ρ=三區(qū)：ρ=四區(qū)：ρ=5.4噴嘴的選擇和配置表7設(shè)計(jì)噴嘴的選擇和配置噴嘴類型壓力噴嘴噴嘴形狀圓錐形噴嘴材質(zhì)銅合金對(duì)噴嘴的要求：(1)鑄坯寬度和拉坯方向上鑄坯充分冷卻；(2)高速噴射的水不僅可以變成小霧滴，還能快速蒸發(fā)；(3)減少冷卻強(qiáng)度；(4)噴射的水滴有均勻且豐富的覆蓋面積。5.5二冷區(qū)的導(dǎo)輥直徑及輥間距5.5.1輥徑的確定Dr1=140Dr25.5.2輥間距的確定導(dǎo)輥間距的計(jì)算公式如下：d1Sd式中：d1--密排導(dǎo)輥直徑，mmbm--鑄坯最大寬度，mmSd--導(dǎo)輥段外弧前后導(dǎo)輥間距，mm代入數(shù)據(jù)計(jì)算得到導(dǎo)輥間距：S5.6矯直段的設(shè)計(jì)5.6.1矯直區(qū)的弧形半徑的計(jì)算矯直區(qū)弧形半徑的計(jì)算公式如下：R≥0.5Hε（式中H?[ε]?代入數(shù)據(jù)計(jì)算得到：R≥5.6.2足輥段與密排輥列段設(shè)計(jì)足輥段導(dǎo)輥段長(zhǎng)度： S1=bm102.2代入數(shù)據(jù)得到：S足輥段的導(dǎo)輥直徑：d1=bm0.86 d足輥段的導(dǎo)輥間距：Sd=d1+120 S式中：S1?d1?bm?Sd?5.6.3多點(diǎn)矯直輥列設(shè)計(jì)矯直段的導(dǎo)輥直徑：Dr1Dr2=DrD矯直段的導(dǎo)輥間距：SliS結(jié)晶器振動(dòng)的主要參數(shù)計(jì)算6.1結(jié)晶器振動(dòng)的基本參數(shù)計(jì)算振動(dòng)形式：正弦振動(dòng)振動(dòng)頻率（f）取值：60次/min振幅（A）取值：4mm沖程（h）：為振幅的2倍即8mm波形偏斜率α：

α=A1最大速度：

vm=平均振動(dòng)速度：v負(fù)滑動(dòng)率NS：

NS=vm?負(fù)滑脫率NSR：

NSR=21?απ6.2不同拉速下的負(fù)滑脫和正滑脫時(shí)間計(jì)算不同拉速下的負(fù)滑脫時(shí)間計(jì)算公式為：tN=1?α當(dāng)vc=0.1m/min時(shí)，負(fù)滑脫時(shí)間tN：t當(dāng)vc=0.2m/min時(shí)，負(fù)滑脫時(shí)間tN：t當(dāng)vc=0.3m/min時(shí)，負(fù)滑脫時(shí)間tN：t當(dāng)vc=0.4m/min時(shí)，負(fù)滑脫時(shí)間tN：t當(dāng)vc=0.5m/min時(shí)，負(fù)滑脫時(shí)間tN：t當(dāng)vc=0.6m/min時(shí)，負(fù)滑脫時(shí)間tN：t當(dāng)vc=0.79m/min時(shí)，負(fù)滑脫時(shí)間tN：t不同拉速下的正滑脫時(shí)間計(jì)算公式為：tp=1f?當(dāng)vc=0.1m/min時(shí)，正滑脫時(shí)間tp：t當(dāng)vc=0.2m/min時(shí)，正滑脫時(shí)間tp：t當(dāng)vc=0.3m/min時(shí)，正滑脫時(shí)間tp：t當(dāng)vc=0.4m/min時(shí)，正滑脫時(shí)間tp：t當(dāng)vc=0.5m/min時(shí)，正滑脫時(shí)間tp：t當(dāng)vc=0.6m/min時(shí)，正滑脫時(shí)間tp：t當(dāng)vc=0.79m/min時(shí)，正滑脫時(shí)間tp：t6.3不同拉速下的振痕間距振痕間距的計(jì)算公式為：p=vcf當(dāng)vc=0.1m/min時(shí)，振痕間距p：p=當(dāng)vc=0.2m/min時(shí)，振痕間距p：p=當(dāng)vc=0.3m/min時(shí)，振痕間距p：p=當(dāng)vc=0.4m/min時(shí)，振痕間距p：p=當(dāng)vc=0.5m/min時(shí)，振痕間距p：p=當(dāng)vc=0.6m/min時(shí)，振痕間距p：p=當(dāng)vc=0.79m/min時(shí)，振痕間距p：p=表8不同拉速下的振動(dòng)參數(shù)拉速（v）0.10.20.30.40.50.60.79tN/s0.260.250.240.230.220.210.19tp/s0.2430.2330.2230.2130.2030.1930.184p/mm1.673.335.006.678.3310.0013.17連鑄機(jī)生產(chǎn)能力和中間包的選取及基本參數(shù)的相關(guān)計(jì)算7.1連鑄機(jī)臺(tái)數(shù)及生產(chǎn)能力計(jì)算7.1.1連鑄機(jī)臺(tái)數(shù)計(jì)算連鑄機(jī)流數(shù)的計(jì)算公式如下：N=GtFvρ連鑄機(jī)臺(tái)數(shù)為：

n=Y求Y實(shí)+備用臺(tái)數(shù)=7.1.2連鑄機(jī)生產(chǎn)能力計(jì)算生產(chǎn)能力的計(jì)算公式為：qm=nqу式中qm一n一流數(shù)；qy一F一V一ρ一代入數(shù)據(jù)得到：q連鑄機(jī)平均年產(chǎn)量計(jì)算公式為：

Ya=8760G·式中Ya一G一N一Fv一η一T1代入數(shù)據(jù)計(jì)算得到：

Y7.1.3實(shí)際澆注時(shí)間Tt最大=logG?0.2式中tG一f一7.1.4澆注周期單爐澆注時(shí)間的計(jì)算公式為：

τs=GB·式中G一B、D一ρ一v一N一流數(shù)。代入數(shù)據(jù)計(jì)算出：

τ則澆注周期為：

T=τsa=7.1.5年等鋼液損失時(shí)間計(jì)算公式如下：

t損=365n?G式中G一B、D一ρ一v一N一流數(shù)。代入數(shù)據(jù)求出：

t7.1.6平均連澆爐數(shù)連澆爐數(shù)的計(jì)算公式為：n=GF·ρ式中G─平均每爐產(chǎn)鋼量，t；ρ─方坯比重，取7.7t/m3；V─鑄坯拉速，m/min；F─鑄坯面積，m2；t─實(shí)際澆注時(shí)間，min；n一連澆爐數(shù)，爐代入數(shù)據(jù)計(jì)算得到：

n7.2中間包的選取及基本參數(shù)的相關(guān)計(jì)算7.2.1中間包容量大小的選取G中=G7.2.2中間包高度的計(jì)算大方坯鋼液可澆液面為300mm，澆鋼結(jié)束深度為400mm，則標(biāo)準(zhǔn)液面深為：?標(biāo)在標(biāo)準(zhǔn)液面上再加上凈空200mm，則得到最大鋼液深度為：?max中間包高度應(yīng)該比最大液深高200mm左右，則中間包的高度為：?高7.2.3中間包長(zhǎng)度的計(jì)算中間包包底的長(zhǎng)度為：

l1=v中間包包頂?shù)拈L(zhǎng)度為：l2=l7.2.4中間包寬度的計(jì)算中間包包底的寬度為：w1=v中間包包頂?shù)膶挾葹椋簑2=w17.2.5中間包水口直徑的計(jì)算水口直徑的計(jì)算公式為：d=0.073×a·bvC式中d─水口直徑，mm；a·b─斷面面積，CD─水口流量系數(shù)，取0.H─鋼液深度，m。代入數(shù)據(jù)計(jì)算得到：

d所以取水口直徑為30mm。 連鑄車間設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)8.1連鑄機(jī)總長(zhǎng)度連鑄機(jī)的總長(zhǎng)度=結(jié)晶器中心到鑄坯冷床擋板間的總長(zhǎng)度=45m8.2連鑄機(jī)總寬度連鑄機(jī)的寬度與連鑄機(jī)流數(shù)有關(guān)，綜合考慮連鑄機(jī)質(zhì)量及外表面大小、車間使用空間大小方面來(lái)確定。連鑄機(jī)總寬度=澆注平臺(tái)長(zhǎng)度+連鑄機(jī)拉矯機(jī)區(qū)寬度+剪斷機(jī)切頭輸出部分寬度+輥道區(qū)寬度=17+13+4+6m=40m8.3連鑄機(jī)的高度連鑄機(jī)高度是指拉矯機(jī)的底座到中間包頂面的距離。所以連鑄機(jī)高度=中間包高度+結(jié)晶器長(zhǎng)度+弧形半徑+水口長(zhǎng)度+拉矯機(jī)底座高度=1.1+0.7+16+0.2+5=23m8.4連鑄車間各個(gè)跨度原料跨：運(yùn)輸各種原料進(jìn)入車間，鋼水的工作系統(tǒng)，維持確保進(jìn)料不會(huì)間斷及正常儲(chǔ)備生產(chǎn)。原料跨取值為12m。接收跨:使用天車把鋼水運(yùn)輸調(diào)配到鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)。接受跨取值6m。澆注跨：二冷區(qū)及結(jié)晶器、結(jié)晶器振動(dòng)、中間包維修區(qū)域和拉矯裝置設(shè)在澆鑄跨。澆注跨取值9m。出坯跨：出坯并保存生產(chǎn)出的鑄坯。出坯跨取值為15m。

8.5車間配置及環(huán)保8.5.1連鑄供水系統(tǒng)(1)由于要軟化水，因此使用高熱負(fù)荷的結(jié)晶器，另外，脫鹽處